System Verilog OOP 学习笔记

Posted 2020-07-22 宁静致远

1、OOP术语

a.类(class)：包含变量和子程序(函数或者任务)的基本构建块。
b.对象(object)：类的一个实例。
c.句柄(handle)：指向对象的指针。
d.属性(property):存储数据变量。
e.方法(method)：任务或者函数中操作变量的程序性代码。
f.原型(prototype):程序的头，包括程序名、返回类型和参数列表。程序体则包含了执行代码。

类是对象的一个模板，其内部定义了数据和方法。对象是类的一个例化和实现。

注：《SystemVerilog验证 测试平台编写指南》中使用 变量(variable)和程序(routine)，而没有使用OOP中的属性(property)和方法(method)。

2、用户使用对象的三个步骤：
　　a.定义类：

1 class packet;
2 ...
3 endclass:packet
4 
5 class long_packet;
6 ...
7 endclass:long_packet

　　b.在module、class、function、task等地方声明对象：

1 packet my_packet;
2 packet packet_array[32];
3 long_packet my_l_packet;

对象标识符(my_packet/packet_array/my_l_packet)是例化该对象的句柄(指向对象的指针)。当该对象被创建的时候，该句柄有效，默认情况下句柄将为空(null)。

　　c.通过构造函数new创建对象的例化
通过new这个构造函数给对象分配内存空间，并且把入口地址赋给对象的句柄：
 1 my_packet=new(168);

2 my_l_packet=new(); 

例5.1 简单的Transaction类

 1 class Transaction;
 2 bit [31:0] addr,crc,data[8];
 3 
 4 function void display;
 5 $display("Transaction:%h",addr);
 6 endfunction:display
 7 
 8 function void calc_crc;
 9 crc=addr^data.xor;
10 endfunction:calc_crc
11 
12 endclass:Transaction

 

3、在哪里定义类？
program、module、package中。或者在这些块之外的任何地方。

例5.2 Class in a package

1 //File abc.svh
2 package abc;
3 calss Transaction;
4 //Class body
5 endclass
6 endpackage

例5.3 Importing a package in program

1 program automatic test;
2 import abc::*;
3 Transaction tr;
4 
5 //Test code    
6 endprogram

sv中，激励对象不断的被创建并且用来驱动DUT，检查结果。最后这些对象所占用的内存可以被释放。以供新的对象使用。

例5.4 声明和使用一个句柄
 1 Transaction tr;//声明一个句柄

2 Tr=new(); //为 Transaction对象分配空间 

注：1、调用new函数例化一个对象，即在为该对象申请一个新的内存块来保存对象的变量。
2、new除了分配内存外，还初始化变量。default 二值为0，四值为X。
3、new函数不能有返回值，因为构造函数是返回一个指向类的对象的句柄，其类型就是本身。

例5.4 简单的用户定义的new()函数

1 class Transaction;
2 logic [31:0] addr,crc,data[8];
3 
4 function new;
5 addr = 3;//固定值
6 data= ‘{default:5};//crc未定义，默认值为X
7 endfunction
8 endclass

例5.5 一个带有参数的new函数

 1 class Transaction;
 2 logic [31:0] addr,crc,data[8];
 3 
 4 function new(logic [31:0] a=3,d=5);
 5 addr = a;
 6 data = ‘{default:5};//crc未定义，默认值为X
 7 endfunction
 8 endclass
 9 
10 initial begin
11 Transaction tr;
12 tr = new.(.a(10));//a=10,d uses default of 5 tr=new(10);
13 end

sv如何知道调用哪个new()函数，取决于赋值操作符左边的句柄类型。tr是 Transaction的句柄，索引会调用 Transaction的new函数。
例5.6 调用正确的new函数

 1 class Transaction;
 2 logic [31:0] addr,csm,data[8];
 3 endclass:Transaction
 4 
 5 class Driver;
 6 Transaction tr;
 7 function new();//Driver‘s new function
 8 tr = new();//Call the Transaction new function
 9 endfunction
10 endclass:Driver

new()和new[]的区别
调用new()函数仅创建了一个对象，而new[]操作则建立一个含有多个元素的数组。
new()可以使用参数设置对象的值，而new[]只需使用一个数值来设置数组的大小。

通过声明一个句柄来创建一个对象

例5.7 为多个对象分配地址

1 Transaction t1,t2;//声明两个句柄
2 t1=new();    //为第一个 Transaction对象分配地址
3 t2=t1;    //t1和t2都指向该对象
4 t1=new();    //为第2个 Transaction对象分配地址

注：最后t2指向第一次分配的对象，t1指向第二次分配的对象。

对象的解除分配(deallocation)
垃圾回收就是一种自动释放不在被引用的对象的过程，sv分辨对象不再被引用的办法就是记住指向它的句柄的数量。当最后一个句柄不再引用某个对象了，sv就释放该对象的空间。
例5.8 创建多个对象

1 Transaction t;//创建一个句柄
2 t=new();    //分配一个新的 Transaction
3 t=new();    //分配第二个，并且释放第一个t
4 t=null;    //解除分配第二个

对对象使用“.”符号来引用变量和子程。
直接访问变量会限制以后对代码的修改，因此OOP规定只能通过对象的公有方法访问对象的变量。
例5.9 使用对象的变量和子程序

1 Transaction t;    //声明一个 Transaction句柄
2 t=new();    //创建一个 Transaction对象
3 t.addr=32‘h42;    //设置变量的值
4 t.display();    //调用一个子程序

i++和++i区别：
i++:先引用后增加，先在i所在的表达式中使用i的当前值，后让i加1

++i:先增加后引用，先让i加1，然后在i所在的表达式中使用i的新值

静态属性与方法
1、每一个类的例化(也就是一个对象)都拥有它自身每个变量的复制，因此OOP规定只能通过对象的公有方法访问对象的变量。

2、 对象1：变量1，变量2...
对象2：变量1，变量2...
对象1 和 对象2 自身成员变量不和其他对象共享。

3、类的静态属性是存在类中的，而不是在每个类的对象中，在类中，使用静态static方式声明的属性可以被多个对象共享。

例5.10 含有一个静态变量的类

 1 class Transaction;
 2 static int count=0;    //已创建的对象的数目
 3 int id;    //实例的唯一标志
 4 function new();
 5 id=count++;    //设置标志，count递增
 6 endfunction
 7 endclass
 8 
 9 Transaction t1,t2;
10 initial begin
11 t1=new();    //第一个实例，id=0,count=1
12 t2=new();    //第二个实例，id=1,count=2
13 $display("Second id=%d,count=%d",t2.id,t2.count);
14 end

例5.11 类的作用域操作符 ::

1 class Transaction;
2 static int count=0;    //创建的对象数
3 ...
4 endclass
5 
6 initial begin
7 run_test();
8 $display("%d transaction were creat",Transaction::count);//引用静态句柄
9 end

静态变量的初始化
静态变量通常在声明时初始化，不能简单的在类的构造函数中初始化静态变量，因为每一个新的对象都会调用构造函数。

类的方法——也就是类的作用域定义的内部task或者function

例5.13 类中的方法

 1 class Transaction;
 2 bit [31:0] addr,crc,data[8];
 3 function void display();
 4 $display("@%0t:TR addr=%h,crc=%h",$time,addr,crc);
 5 $write("\tdata[0-7]=");
 6 foreach(data[i]) $write(data[i]);
 7 $display();
 8 endfunction
 9 endclass
10 
11 class PCI_Tran;
12 bit [31:0] addr,data;
13 function void display();
14 $display("@%0t:PCI:addr=%h,data=%h",$time,addr,data);
15 endfunction
16 endclass
17 
18 Transaction t;
19 PCI_Tran pc;
20 
21 initial begin
22 t=new();//创建一个 Transaction对象
23 t.display();//调用 Transaction的方法
24 pc=new();//创建一个PCI事务
25 pc.display();//调用PCI事务的方法
26 end

块外方法声明
//在开始处添加关键字extern,将整个方法移至类定义后面，并在方法名前面加上类名和::作用域操作符。

 1 class Transaction;
 2 bit [31:0] addr,crc,data[8];
 3 extern function void display();
 4 endclass
 5 
 6 function void Transaction::display();
 7 $display("@%0t:TR addr=%h,crc=%h",$time,addr,crc);
 8 $write("\tdata[0-7]=");
 9 foreach(data[i]) $write(data[i]);
10 $display();
11 endfunction